三维正交机织复合材料弹道冲击实验及破坏模式

本文用钢芯弹对三维机织复合材料作弹道冲击测试。得到了弹体的入射速度和剩余速度,比较了常见几种材料的弹道性能评价参数的差异,并考察侵彻破坏模式和靶体最后的损伤破坏形态。在300-800m/s冲击速度范围下观测了材料的冲击破坏形态,发现机织复合材料受弹面和子弹出射面破坏形态不一样,受弹面主要是以纤维的压缩、剪切破坏以及基体开裂为主,出射面以纤维的拉伸、厚度方向的纱线断裂为主要破坏模式。通过对破坏模式和形态的分析,可以帮助建立更加准确的破坏准则,从而在设计抗弹材料时起到一定的作用。     

三维正交机织复合材料准静态侵彻实验和有限元模拟

用钢制侵彻体对三维正交机织复合材料在MTS材料试验机上作准静态侵彻测试，得到的准静态侵彻位移一载荷曲线用来研究材料的能量吸收和破坏模式。根据三维机织复合材料的细观结构建立单胞模型，结合应力更新原理编写用户子程序（VUMAT）。利用ABAQUS有限元软件及用户子程序模拟实验过程，得到的位移一载荷曲线与实验对比，可以看出有限元计算得到的结果与真实实验比较吻合，表明单胞的建立和用户子程序的编写是正确的。     

三维机织弯交复合材料细观结构研究及弹性性能分析

本文对三维机织弯交复合材料的细观几何结构进行了深入的研究，采用了椭圆形纤维束截面假设，详细研究经纱纤维束在织物表面与内部的不同。建立了一种新的三维机织弯交复合材料力学分析模型，并在此模型的基础上对其弹性常数进行了预测，讨论了结构参数和几何参数对三维机织弯交复合材料弹性性能的影响。通过实验值和理论预测值的对比，表明了分析方法的正确性。     

三维机织复合材料的力学性能

本文介绍了三维机织复合材料预形件的制造工艺及其复合材料的力学性能。并指出三维机织复合材料有优良的能量吸收能力和损伤容限。     

三维机织空芯结构复合材料的研究

众所周知，二维织物增强的复合材料有层间强度差的问题，为从根本上提高其损伤害限和可靠性，就需要提高材料厚度方向的整体性，三维机织空芯预制件应运而生。本文通过大量理论研究与织造实践，论述了三维机织空芯织物的整体织造技术、结构设计及复合工艺，为批量化生产奠定了基础。     

动力有限元在三维编织复合材料弹道冲击性能研究中的应用

三维编织复合材料具有高的层间剪切强度,高的损伤容限和显著的抵抗裂纹扩展的能力。三维编织复合材料弹道性能的研究一般局限于实验观察阶段。本文运用数值计算方法对三维编织复合材料细观结构有限元模型进行弹道冲击性能研究,得出了合理的结果,说明了这种方法的有效性。     

三维正交机织复合材料的力学性能

测试了5种不同规格型号的三维正交机织复合材料以及同种型号增强体与两种不同树脂基体得到的复合材料的抗拉伸、抗弯曲力学性能,并分析了其破坏模式。结果表明:三维机织复合材料能有效阻止分层破坏,且纬向的力学性能明显好于径向,其力学性能也会随树脂基体力学性能的提高而有所提高,模量的变化尤其明显。     

三维机织复合材料单胞模型各向异性的有限元分析

使用三维绘图软件Pro/E绘制出三维浅交弯联机织复合材料数字化结构模型,借助大型有限元分析软件ANSYS模拟单胞模型承受不同方向压缩载荷作用下的力学性能。探究在不同方向的压缩载荷作用下复合材料单胞模型的应力分布情况,并借此分析复合材料单胞模型的各向性能;以承受X方向压缩载荷的单胞模型为例,分析复合材料中纤维与树脂的受力情况。结果表明:三维机织复合材料受到压缩载荷时,表现出明显的各向异性,表现为X方向压缩性能最好,Z方向压缩性能最差;纤维作为主要承载体,承担较多载荷作用,树脂作为次要承载体,承担较少载荷作用。     

三维机织复合材料力学性能分析与研究

通过对三维机织复合材料几何细观结构的研究,分析了三维机织复合材料的力学性能,采用椭圆形纤维束截面假设并结合实际的纱线形态建立了一种新的三维机织复合材料力学模型,对三维机织复合材料的拉伸、压缩和层间剪切强度进行了理论分析,并与实验结果进行了对比,验证了力学模型的正确性。     

三维机织复合材料的织造技术

三维机织复合材料性能与增强体结构密切相关，而增强体结构由织造工艺决定。本文将重点阐述三维机织的织造工艺的种类及其特点，并对VABTM做简要介绍。     

三维正交机织玄武岩/芳纶混编复合材料的拉伸和剪切性能研究

本文设计和制作了两种混杂模式的三维正交机织玄武岩/芳纶混编复合材料,分别是层间混杂和层内混杂模式。对其拉伸性能和剪切性能进行了测试和分析,结果表明,层内混杂复合材料的拉伸性能和剪切性能比层间混杂复合材料的好,层内混杂复合材料的归一化强度和归一化模量分别比层间混杂复合材料的高22.12%和16.9%,层内混杂复合材料的剪切强度和剪切模量分别比层间混杂复合材料的高19.61%和26.03%;对于层间混杂复合材料,纬向的归一化强度比经向的高4.06%,但厚度方向上纱线的存在和织造工艺中经纱预加张力的影响,使纬向的归一化模量比经向的降低11.44%。     

三维角链锁机织物弹道侵彻性能实验研究

选用一种三维角链锁组织结构进行实弹侵彻测试,研究三维角链锁机织物的弹道侵彻性能。实弹测试时,由靶道两侧两对发光二极管测试弹体入射速度与剩余速度,并结合弹体和织物靶体几何结构参数计算三维角链锁机织物的弹道侵彻性能指标,从而预测三维角链锁机织物的弹道侵彻性能。实弹测试后采用微距相机观察织物靶体实弹侵彻后的变形与破坏,从而揭示三维角链锁机织物的能量吸收机理。     

三维正交机织铜丝／玻璃纤维层间混杂复合材料的拉伸和弯曲性能研究

本文设计和制作了两种层间混杂结构的三维正交机织铜丝／玻璃纤维复合材料,分别为铜丝单面混杂和双面混杂复合材料。两种复合材料的拉伸性能和弯曲性能测试结果表明,单面铜丝／玻璃纤维混杂复合材料的归一化拉伸强度和模量分别为1214MPa和83GPa;高于双面铜丝／玻纤混杂复合材料44％和51％。单面铜丝／玻璃纤维混杂复合材料的归一化弯曲强度为964NPa,高于双面铜丝／玻纤复合材料27％。两者的弯曲模量比较接近,均为60GPa左右。由于铜丝的混杂效应,三维正交机织铜丝／玻璃纤维层间混杂复合材料的拉伸和弯曲性能与相同结构的玻璃纤维复合材料相比有一定的下降。     

三维角联锁机织复合材料低速冲击破坏的有限元计算

测试三维角联锁机织复合材料低速冲击性能,得到复合材料在低速冲击过程中的载荷－位移曲线等。结合采用冲击接触定律、单元失效准则和材料刚度退化技术,建立复合材料低速冲击的三维有限元单胞模型。运用商业有限元软件ABAQus／Explicit,联合用户子程序（VUMAT）计算复合材料低速冲击破坏过程。比较有限元计算结果和实验结果,发现二者在载荷一位移变化规律和复合材料破坏形态上较为吻合。     

三维正交机织物组织结构的几何表征和数学表征

切取三维正交机织物沿经向和纬向的连续横截面,在三维视频显微镜下拍摄和分析织物横截面中经纱、纬纱和Z纱的横截面形态、纱线空间构型,用参数方程表征理想状态下织物中经纱、纬纱和Z纱截面尺寸及屈曲形态。基于三维绘图软件Pro/E,重构三维正交机织物单胞模型及大尺寸织物模型,使其能更准确、更真实地反映三维正交机织物真实细观结构。     

纺织结构增强复合材料冲击实验子弹速度分析

通过非线性有限元软件（ABAQUS）建立了子弹冲击复合材料模型,将子弹入射的起始条件和实际条件设置成一致,分析了子弹剩余速度、加速度的变化及子弹冲击后能量值的损失情况。结果表明,子弹入射速度与子弹剩余速度的理论值和实验值均呈线性关系;当子弹入射的冲击速度越高时,子弹速度下降曲线的初始阶段的直线斜率越大,子弹冲击后加速度绝对值的峰值也越大;子弹冲击后能量损失模拟的计算值与实验值基本一致。     

织物及其复合材料的弹道冲击性能研究进展

本文总结了近年来织物及其复合材料弹道冲击性能研究的进展以及发展现状,详细分析了不同纺织结构的织物及其复合材料对弹道冲击损伤机理以及吸收能量机制的影响,阐述了目前弹道侵彻分析模型以及数值模拟计算的现状,对优化弹道防护材料设计进行了探索,对弹道防护材料的开发进行了展望。